基于zigbee 温室环境监控系统的设计与实现

《基于zigbee 温室环境监控系统的设计与实现 》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于ZigBee温室环境监控系统的设计与实现王蕾唐山学院信息工程系河北唐山063009项目：2013年唐山市科技支撑项目，项目编号：13120204a【文章】智能温室技术在推动农业的现代化发展进程中起到了重要的作用，丰富着人们的日常生活。本文实现了基于ZigBee技术的温室环境监控系统。系统采用STC单片机作为主控芯片，下位机传感器采集温室内环境参数，通过无线传输ZigBee模块传送到由LabVIE模块进行远程报警，调节模式分为手动和自动模式，使环境适合作物生长。该系统通过现场测试，运行稳定，具有一定的推广性。【关键词】LabVIE；监控系统科技的发展日新月异，带给人们更

2、多的生活体验，逐渐丰富人们的生活，智能温室的迅速发展带给人们丰富多样的食物，打破了时间和空间的限制。智能生态系统的环境温湿度参数对农作物的生长起着至关重要的作用。对于现有的大多数智能温室系统的数据采集方法，人工实地记录方式难以保证数据的实时性和有效性；采用有线数据远距离检测方式容易受地理位置、物理线路和复杂环境因素的影响，系统可靠性降低，安装维护难度大，具有明显的局限性这两种方法，不仅耗费大量的人力物力，效率低，而且容易产生较大误差，准确性低，本系统设计正是基于这个原因，进行实现智能温室环境系统的监测与控制，从智能控制方面实现温室的高效率作业，采用ZigBee技术实现本次

3、设计的下位机和上位机无线通信，有效减少了地理位置、物理线路和复杂环境因素的影响，提高了传输效率。采用LabVIEARGIN:11pt0cm0pt;mso-layout-grid-align:none"class=MsoNormal>1系统总体结构框图农作物在成长过程中需要的环境因子很多，适宜的温度、湿度、光照强度以及二氧化碳浓度是作物实现健康生长的关键。因此，结合农作物的生长规律，对温室的环境进行监测和控制，实现检测与调节温室环境。本设计主要分为数据采集系统、数据传输系统、上位机界面控制三大部分。数据采集系统包括数据的采集处理、显示和数据发送等功能。数据采集包括空气和土壤

4、的温湿度、光照强度、二氧化碳浓度，并将采集的数据发送给传输系统的ZigBee终端节点。ZigBee终端节点将收到的数据传输给ZigBeeX络协调器，ZigBeeX络协调器通过串口将数据传至PC机，PC上位机将采集的数值实时显示，并和设定阈值进行比较，当超过设定上下限值时，在上位机上会有红色指示灯直接显示出来，上位机操作界面调节机构包含自动调节和手动调节，自动模式下可以完成短信报警，并传递相应改善温室环境的措施指令至下位机进行调节，同时下位机蜂鸣器响起，表示调节机构正在进行，管理员在电脑前工作时，可以设定为手动调节方式，根据数据显示，点击相应调节措施按钮，执行相应调节机构。

5、当管理员远离电脑时，开启自动调节模式，上位机自动向指定管理人员发送报警短信，并执行相应调节机构。管理人员可以连接X络，登录到管理界面进行实时监控，修改上下限值，调解处理等操作。总体设计框图包含三个场景，分别是现场、机房、移动终端，现场与机房之间通过ZigBee无线传输，机房和移动终端通过GSMX络进行通信。本设计总体框图如下图1所示：本文从硬件设计和上位机软件控制两个方面介绍系统的组成。用户通过该系统较便捷地监控温室环境参数。2下位机设计本系统下位机使用STC单片机作为控制芯片，下位机主程序包括温湿度采集模块、光照强度采集模块、二氧化碳采集模块、LCD显示模块、复位电路、

6、蜂鸣器电路、模数转换电路，将各模块联系起来，共同完成数据采集、发送和调节的功能。主流程图如图2所示：图2下位机主流程图STC单片机P2口包含P2.0至P2.7，引脚21至28，外接LCD显示，其中引脚24、25、26分别控制显示器的数据命令控制、读写、使能功能。P3口P3.0至P3.7，外接串口、蜂鸣器、温湿度、光照强度和二氧化碳浓度等电路，是实现功能最多的部分。P0口P0.0至P0.7，连接排阻，外接LCD显示，控制显示器显示内容部分。P1口P1.0至P1.7，引脚2到8外接七个LED灯，分别代表不同的调节机制，引脚2控制风机、引脚3控制加热、引脚4控制加湿、引脚5控制

7、灌溉、引脚6控制顶窗、引脚7控制遮光、引脚8控制补光的继电器开关。系统选用DHT11作为空气中温湿度数采集模块，输出端与单片机P3.5引脚相连，土壤环境中的温湿度数据通过DHT11的数据口与单片机P3.7引脚相连接，将数字信号送入单片机进行处理。3ZigBeeX络组建与串口控制ZigBee是IEEE802.15.4协议的代名词。ZigBee协议栈是指X络中各层协议的总和，其形象的反映了一个X络中文件传输的过程：由上层协议到底层协议，再由底层协议到上层协议。本设计采用的CC2530是CC2530F256，具有256KB的闪存。C